變壓器結(jié)構(gòu)與工作原理

1、2016.1.8那么，怎樣改變電壓呢？課題引入我國(guó)工頻電壓為220V，但各種用電設(shè)備所需的電壓各不相同。如電燈、電飯煲、洗衣機(jī)等家用電器需要220V的電壓；機(jī)床上的照明燈需要36V的安全電壓；一般電動(dòng)自行車的電源電壓48V54V；手機(jī)電壓4.2V4.5V；電視機(jī)顯像管卻需要10000V以上的高電壓。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。 變壓器是一種靜止電氣設(shè)備，它通過線圈間變壓器是一種靜止電氣設(shè)備，它通過線圈間的電磁感應(yīng)，將一種形式的電信號(hào)（或電能）轉(zhuǎn)的電磁感應(yīng)，將一種形式的電信號(hào)（或電能）轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種換成同頻率的另一種形式的電信號(hào)（或電能）形式的電信號(hào)（或電能）。水電站主變壓器在運(yùn)輸途中變

2、壓器的應(yīng)用圖示變壓器的應(yīng)用圖示 變壓器由鐵心和繞組兩個(gè)基本部分組成, 在一個(gè)閉合的鐵心上套有兩個(gè)繞組, 繞組與繞組之間以及繞組與鐵心之間都是絕緣的。按鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式分為芯式和殼式兩種。一、單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)形式一、單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)(1)閉合鐵芯閉合鐵芯 (絕緣硅鋼片絕緣硅鋼片疊合而成疊合而成)(2)原線圈原線圈(初級(jí)線圈初級(jí)線圈) 其匝其匝數(shù)用數(shù)用n1表示，與交變電源相表示，與交變電源相連。連。(3)副線圈副線圈(次級(jí)線圈次級(jí)線圈) 其匝其匝數(shù)用數(shù)用n2表示，表示，與負(fù)載相連。與負(fù)載相連。輸入電壓為輸入電壓為U1 ， 輸出電輸出電壓為壓為U2。鐵芯鐵芯U1U2 n1n2一

3、、單相變壓器的基本結(jié)構(gòu) 兩繞組只有磁的耦合沒有電的聯(lián)系。在一次繞組中兩繞組只有磁的耦合沒有電的聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)加上交變電壓，產(chǎn)生交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211 只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變電壓的目的。改變電壓的目的。二、變壓器的工作原理 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了： 電能電能 磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 (U1、I1) (變化的磁場(chǎng)變化的磁場(chǎng)) ( U2、I2

4、)U1U2 n1n2 0tt1t2t3t4二、變壓器的工作原理理解：理解：（1 1）互感現(xiàn)象：）互感現(xiàn)象： 在變壓器原、副線圈中由于有交變電流而在變壓器原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生互相感應(yīng)的現(xiàn)象，叫做發(fā)生互相感應(yīng)的現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象。（2 2）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。 變壓器通過閉合鐵芯，利用變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了電能到磁場(chǎng)能再到電能的轉(zhuǎn)化。了電能到磁場(chǎng)能再到電能的轉(zhuǎn)化。（3 3）變壓器只能工作在交流電路。）變壓器只能工作在交流電路。 如果變壓器接入直流電路，在鐵芯中不會(huì)如果變壓器接入直流電路，在鐵芯中不會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生交變交

5、變的磁通量，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，所以的磁通量，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，所以變壓器僅工作于交流電路。變壓器僅工作于交流電路。 如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以及各種電磁能能夠略去原、副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。其運(yùn)行狀態(tài)分為空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行。其運(yùn)行狀態(tài)分為空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行。三、理想變壓器的運(yùn)行狀態(tài) 原、副線圈中通過的磁通量原、副線圈中通過的磁通量始終相同始終相同(無漏磁無漏磁),因此產(chǎn)生的感因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：若不考慮原副線圈

6、的內(nèi)阻若不考慮原副線圈的內(nèi)阻, ,則有：則有： U U1 1= =E E1 1 U U2 2= =E E2 2 2121NNUUI1U2U1n1n2I2R2121NNEEU1U2 n1n2mmfNEfNE221144. 444. 41、變壓器的空載運(yùn)行、變壓器的空載運(yùn)行其中，變壓器一、二次繞組電壓之其中，變壓器一、二次繞組電壓之比比稱為變壓器的稱為變壓器的變壓比變壓比,也等于一、也等于一、二次繞組的匝數(shù)之比，如右式所示。二次繞組的匝數(shù)之比，如右式所示。KKEEUUNNu2121212、變壓器的負(fù)載運(yùn)行、變壓器的負(fù)載運(yùn)行 變壓器在傳遞功率的過程中，損耗很小，在理想情況下，一次繞組和二次繞組（原副

7、線圈）的功率是相等的。)電流比(即12212211iKUUIIIUIU21II 、為一次線圈和二次線圈的負(fù)載電流。 理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比1、n2 n1 U2U1升壓變壓器升壓變壓器3、n2 n1 U2 U1降壓變壓器降壓變壓器2121nnUU 2、n2 =n1 U2=U1等壓變壓器等壓變壓器例例 已知某一變壓器 1000, 100, 220, 2, 負(fù)載為純電阻, 忽略變壓器的漏磁和損耗, 求變壓器的副邊電壓、原邊電流和輸入、輸出功率。WIUPWIUPAKIIVKUUNNK44222;442 . 0220;2 . 0102;2210220;101001000222111211221解：解：變壓比：副邊電壓：原邊電流：輸入功率：輸出功率：PCu叫銅損叫銅損，是電流在原副線圈電阻上的損耗。PFe叫鐵損叫鐵損，是在原副線圈鐵芯產(chǎn)生的磁滯和渦流的損耗。四、變壓器的效率%100%1002212Fecupppppp變壓器的效率：變壓器